Transformar la educación científica es crucial para nuestro futuro

La crisis sanitaria por COVID-19 ha obligado a más de 1 000 millones de estudiantes y jóvenes a abandonar sus clases presenciales y ha impulsado la implementación de tecnología educativa (ed-tech) de mayor escala de la historia. Colegios, institutos y universidades se están esforzando por rediseñar sus metodologías de enseñanza para permitir que estudiantes de todas las edades aprendan desde sus casas. Si bien esto plantea importantes desafíos prácticos y logísticos para estudiantes, profesores y padres/madres (especialmente para las mujeres), también abre un amplio abanico de oportunidades para reimaginar la enseñanza y el aprendizaje en el siglo XXI.

Las presiones a las que se enfrentan los individuos, las organizaciones y las sociedades en esta crisis están acelerando la cuarta revolución industrial, modificando los límites entre el universo físico, el digital y el biológico. Entonces, nos hacemos la pregunta ¿Está nuestro sistema educativo preparando a los estudiantes para un mundo definido por los avances científicos y tecnológicos en inteligencia artificial, robótica, biotecnología, energía limpia o informática cuántica? ¿Estamos motivando a los estudiantes a adoptar un pensamiento crítico sobre la forma en que la ciencia, tecnología e innovación pueden contribuir a abordar —o a agravar— los desafíos económicos, geopolíticos, ambientales o sociales tanto presentes como futuros?

En la mayoría de los países y sectores, las profesiones o especialidades más demandadas no existían hace diez o incluso cinco años, y este ritmo de cambio sin duda se acelerará. Hasta un 65% de los niños que empiezan la escuela hoy tendrán una profesión que todavía no existe. Los sistemas educativos de todo el mundo ya fracasaban antes de la crisis sanitaria de COVID-19 y seguirán haciéndolo a menos que actualicemos la manera de enseñar y aprender ciencias.

La educación ya no puede limitarse a la mera transmisión de conocimientos entre generaciones. Según el Proyecto del Futuro de la Educación y Habilidades 2030 de la OCDE: «Debemos sustituir los antiguos estándares de educación por un marco educativo que combine los conocimientos con las habilidades del siglo XXI: creatividad, pensamiento crítico, comunicación y colaboración». Esto no lo lograremos cambiando la pizarra por videollamadas de Zoom u otra herramienta de videoconferencia, sino mediante una transformación radical en el modo en que enseñamos y aprendemos las habilidades científicas y tecnológicas, sustituyendo la memorización de contenidos por un modelo pedagógico de aprendizaje personalizado y autodirigido, basado en un buen diseño instruccional. En un mundo en constante evolución donde no podemos predecir el rumbo de las tecnologías, debemos enseñar a los niños a pensar, a ser autodidactas y a aprender a aprender. Los estudiantes no solo necesitan conocimientos, sino también habilidades, actitudes y valores para prosperar y modelar su propio futuro hacia una ciudadanía mundial más empoderada. Esto nunca antes había sido tan evidente hasta la pandemia actual.

La COVID-19 y la mejora de la alfabetización científica para todos

Muchos de los problemas derivados de esta crisis tienen su raíz en la alfabetización científica. La necesidad global e inmediata de comprender la ciencia en una situación de pandemia nunca había sido más acuciante. Hasta hace unos meses, la mayoría de personas no especializadas en una disciplina STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas) no recordaban la diferencia entre un virus y una bacteria, un antígeno y un anticuerpo, el ADN y el ARN o el crecimiento lineal y el exponencial. Estos conceptos se aprenden generalmente en las asignaturas de Biología y Matemáticas de educación secundaria. Pero, salvo si se estudia un grado de ciencias, estos términos quedan relegados a las revistas de investigación y los círculos académicos, y sin embargo hoy en día aparecen en los titulares de los principales periódicos del mundo. Antes de la pandemia, el 81% de los estadounidenses no sabía nombrar un científico vivo. Hoy, los científicos son nombres habituales que aparecen diariamente en los periódicos o en horas de máxima audiencia televisiva.

Mientras que en la Revolución Industrial de los siglos XVIII-XIX sufrimos un evidente "dolor social" derivado del analfabetismo asociado a la lectura y la escritura, en la Cuarta Revolución Industrial, el analfabetismo ya no se puede limitar a estas dos destrezas. Hoy nuestro dolor social está en la falta de habilidades del siglo XXI. La OECD describe el alfabetismo no sólo lector, sino que en su totalidad; alfabetismo matemático, alfabetismo científico, alfabetismo digital, alfabetismo financiero, etc., junto con competencias y cualidades que deben desarrollar los jóvenes para el futuro del trabajo. Antes de la pandemia, tener nociones básicas de biología molecular y epidemiología era algo totalmente opcional para la vida cotidiana de cualquier ciudadano. Ahora que el esfuerzo de mitigación de la pandemia depende de nuestra responsabilidad colectiva, estos conocimientos pueden ser cuestión de vida o muerte, para uno mismo y para los demás. Vivimos un experimento en tiempo real sobre la aplicación práctica, tangible e inmediata de la cultura científica en nuestra vida diaria.

Por ese motivo, las habilidades STEM deben incluirse en la definición básica de alfabetización si queremos empoderar a la próxima generación para afrontar los retos globales. Ha llegado el momento de transformar la educación para cerrar la brecha de capacidades y evitar replicar el "dolor social" ya sufrido durante la Revolución Industrial. La alfabetización debe incluir las habilidades del siglo XXI que describe la OCDE: las aptitudes matemáticas, científicas, digitales, financieras, etc., junto con competencias y aptitudes como el pensamiento crítico, la curiosidad, la creatividad, el trabajo en equipo o la conciencia intercultural que los jóvenes deben desarrollar para profesiones del futuro todavía inexistentes.

La democratización de la educación científica

Según la UNESCO, «para que un país satisfaga las necesidades básicas de sus habitantes, la enseñanza de las ciencias es un imperativo estratégico». Sin embargo, aún existen desigualdades en la educación STEM en el mundo. Mientras que la tecnología promete conectar a los estudiantes con sus profesores desde casa, sus limitaciones para el aprendizaje significativo han quedado patentes hoy más que nunca. La crisis ha revelado desigualdades no sólo en el ámbito digital (estudiantes que no poseen dispositivos o buena conexión a internet quedan excluidos del aprendizaje), sino también en cuanto a los estudiantes con las habilidades necesarias para dirigir su propio aprendizaje y los padres que disponen de tiempo para ayudar. En los Estados Unidos, casi todos los jóvenes de 15 años que proceden de entornos privilegiados tienen un computador para trabajar, pero casi la cuarta parte de los que proceden de entornos desfavorecidos no disponen de uno. Asimismo, la educación STEM exige equipos de laboratorio costosos para enseñar a través de la indagación y la experimentación. En los entornos de aprendizaje a distancia, no existe el acceso a laboratorios.

Es imperativo encontrar enfoques creativos para que los jóvenes de cualquier nivel socioeconómico tengan acceso al aprendizaje basado en la indagación desde sus casas. Existen algunas soluciones de software que han dado buenos resultados con laboratorios y experimentos virtuales como las simulaciones PheT realizadas por la Universidad de Colorado o la iniciativa LabXchange de la Universidad de Harvard, ambas ofrecen una experiencia de inmersión en un laboratorio virtual a través de la simulación. Aunque estos enfoques pueden suponer un buen punto de partida, el estudiante puede sentir algo parecido a aprender a montar en bicicleta a través de una experiencia de realidad virtual. El aprendizaje de las ciencias requiere la inmersión en un proceso práctico de experimentación científica, y un aprendizaje basado en la indagación y en la resolución de problemas. Para superar este obstáculo en la educación científica basada en la experimentación, empresas como Lab4U utilizan sensores ya incorporados smartphones para diseñar y realizar experimentos científicos para que cualquier estudiante de cualquier parte del mundo que posea un smartphone pueda experimentar con un laboratorio de bolsillo. Otro ejemplo es Foldoscope, empresa del profesor de Stanford Manu Prakash que diseña microscopios de papel a precios asequibles.

A diferencia del acceso a los computadores, la presencia de los smartphones o teléfonos móviles va en aumento, y en las economías emergentes o en vías de desarrollo las familias compran un smartphone antes que un computador. Esto permite estimular de una forma más accesible la curiosidad por la ciencia de una manera más participativa que en una clase teórica, siendo así los mismo estudiantes dueños de su aprendizaje, entendiendo mejor la forma en la que aprenden y desarrollan habilidades. En Chile, los estudiantes utilizan impresoras 3D para imprimir mascarillas para los trabajadores sanitarios. Como ejemplo, en América Latina, estudiantes de comunidades de escuelas públicas que utilizaron herramientas educativas STEM compatibles con teléfonos móviles vieron cómo aumentaba su interés por elegir una carrera STEM.

La enseñanza de habilidades científicas, tecnológicas y de ingeniería para el mundo real nunca había cobrado tanta importancia. En la Cuarta Revolución Industrial, si queremos que nuestros estudiantes resuelvan los grandes desafíos de la humanidad, no podemos perpetuar sistemas educativos obsoletos. Debemos adaptar las políticas públicas y las inversiones en materia educativa, científica y tecnológica al desarrollo de habilidades del Siglo XXI en los jóvenes para prepararlos para un futuro en constante cambio.